陳偉 河南省永城職業(yè)學(xué)院電子信息工程系

基于WIFI技術(shù)的智能家居開(kāi)關(guān)控制電路設(shè)計(jì)

陳偉 河南省永城職業(yè)學(xué)院電子信息工程系

智能家居技術(shù)已經(jīng)成為目前電子設(shè)計(jì)的一個(gè)熱點(diǎn)。智能家居提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境，是在互聯(lián)網(wǎng)的影響之下物聯(lián)化體現(xiàn)。Android智能手機(jī)通過(guò)WiFi去控制電路的開(kāi)關(guān)將會(huì)帶來(lái)巨大的影響。本文主要是闡述家庭電路的開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)，因?yàn)殡娐烽_(kāi)關(guān)是家庭生活中不可缺少的日常電路應(yīng)用。整個(gè)電路系統(tǒng)主要由手機(jī)終端、WiFi中轉(zhuǎn)、STM32主控中心組成，通過(guò)WiFi實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，達(dá)到控制的目的。

智能家居 WiFi技術(shù) 開(kāi)關(guān)電路

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，各種智能家居出現(xiàn)了。隨著智能家居的普及，智慧社區(qū)的概念也被提了出來(lái)。在未來(lái)，各家各戶的家具設(shè)備都能夠與互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制。智能家居技術(shù)已經(jīng)成為目前電子設(shè)計(jì)的一個(gè)熱點(diǎn)。而實(shí)現(xiàn)智能家居的一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，是可以通過(guò)WiFi技術(shù)，對(duì)家電產(chǎn)品的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。本選題擬采用WiFi技術(shù)，設(shè)計(jì)和制作基于WiFi技術(shù)的家庭電路開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)相關(guān)工作原理

2.1 開(kāi)關(guān)電路控制原理

本課題通過(guò)借用STM32作為主控中心，同時(shí)采用多個(gè)繼電器開(kāi)關(guān)，組成開(kāi)關(guān)電路。STM32通過(guò)WiFi模塊來(lái)接收手機(jī)終端發(fā)過(guò)來(lái)的控制信號(hào)，根據(jù)信號(hào)去控制電路的開(kāi)關(guān)，同時(shí)反饋電路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，讓我們實(shí)時(shí)掌握家里電器開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

2.2 WiFi技術(shù)

相比于有線通信，無(wú)線通信具有安裝和布線簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但是抗干擾性比有線控制差。WiFi通信技術(shù)是無(wú)線通信技術(shù)的一種，它的優(yōu)點(diǎn)是智能手機(jī)可以通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行控制，甚至是遠(yuǎn)程控制。同時(shí)，它的節(jié)點(diǎn)可以任意擴(kuò)充，不會(huì)破壞現(xiàn)有的一些裝修。這些優(yōu)點(diǎn)用于手機(jī)無(wú)線控制，是再好不過(guò)了。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

Android手機(jī)終端發(fā)送信息，通過(guò)WiFi模塊，傳輸給控制器，控制器做出判斷并且響應(yīng)。該系統(tǒng)主要是依賴于WiFi技術(shù)，尤其是WiFi模塊，它是控制器接收信息的來(lái)源，這兩者結(jié)合起來(lái)，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制流程。主控中心STM32主要是響應(yīng)控制信息，直接控制繼電器開(kāi)關(guān)，達(dá)到控制目的。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 Android控制部分

本程序通過(guò)安卓端建立與后臺(tái)的連接，發(fā)送控制信息給后臺(tái)，控制燈泡的開(kāi)關(guān)，并接收后臺(tái)發(fā)送過(guò)來(lái)的信息，進(jìn)行相應(yīng)的控制判斷。

建立Socket連接至少需要一對(duì)套接字，其中一個(gè)運(yùn)行于客戶端，稱為ClientSocket，另一個(gè)運(yùn)行于服務(wù)器端，稱為ServerSocket。

套接字之間的連接過(guò)程分為三個(gè)步驟：服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)，客戶端請(qǐng)求，連接確認(rèn)。

服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)：服務(wù)器端套接字并不定位具體的客戶端套接字，而是處于等待連接的狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，等待客戶端的連接請(qǐng)求。

客戶端請(qǐng)求：指客戶端的套接字提出連接請(qǐng)求，要連接的目標(biāo)是服務(wù)器端的套接字。為此，客戶端的套接字必須首先描述它要連接的服務(wù)器的套接字，指出服務(wù)器端套接字的地址和端口號(hào)，然后就向服務(wù)器端套接字提出連接請(qǐng)求。

4.2 STM32控制部分

開(kāi)始進(jìn)入main函數(shù)進(jìn)行μC/OS-II初始化，建立三個(gè)任務(wù)led0_task（），led1_task（），control_task（），閃爍LED燈，判斷系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，并根據(jù)串口中斷返回的信息進(jìn)行多路開(kāi)關(guān)的控制機(jī)（四路）。

在系統(tǒng)開(kāi)始執(zhí)行前，允許串口中斷，編寫(xiě)串口中斷處理函數(shù)USART1_IRQHandler（），將WIFI模塊的串口發(fā)送的信息接受，并根據(jù)不同的字符執(zhí)行不同的動(dòng)作（開(kāi)關(guān)某路特定開(kāi)關(guān)），再將執(zhí)行后的信息返回WIFI模塊。

5 系統(tǒng)性能測(cè)試

第一部分是手機(jī)終端WiFi與STM32的WiFi模塊的連接：首先開(kāi)啟WiFi模塊，發(fā)出信號(hào)，然后手機(jī)終端連接WiFi，并創(chuàng)建服務(wù)，選擇合適的端口。如果連接成功，會(huì)顯示“已成功連接”；如果不成功，則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的提示。第二部分是開(kāi)關(guān)電路的控制：當(dāng)STM32接收到手機(jī)終端的信號(hào)時(shí)，根據(jù)信號(hào)內(nèi)容判別電路的開(kāi)關(guān)。在手機(jī)終端上按下“開(kāi)”的按鈕，電路開(kāi)關(guān)閉合，電燈被點(diǎn)亮；按下“關(guān)”的按鈕后，電路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電燈滅，至此，說(shuō)明開(kāi)關(guān)通斷功能完成。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本課題的研究，結(jié)合硬件和軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)終端無(wú)線控制電路的開(kāi)關(guān)，這一成果對(duì)于家庭來(lái)說(shuō)，將會(huì)有很大的好處。如今，智能家居的概念深入人心，如果重新搭建完整的智能家居系統(tǒng)，需要很大的開(kāi)銷。而開(kāi)關(guān)電路只需要采用一個(gè)MCU，然后通過(guò)繼電器接入到線路中，這樣極大的降低了成本，保持了現(xiàn)有的裝飾，簡(jiǎn)單而實(shí)用地控制家里的電器，體驗(yàn)科技帶來(lái)的便捷。

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